JP2016008865A - 津波検知装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 津波の発生を検知し、地震を感知する地震感知部10と、地震感知部10の感知した地震が所定の大きさ以上の地震か否かを判断する地震大きさ判断部20と、インフラサウンドを計測するインフラサウンド計測部30と、所定の大きさ以上の地震が感知されると、インフラサウンド計測部30が計測したインフラサウンドの音圧変化の大きさに基づき津波発生の有無を判定する津波判定部40と、所定の大きさ以上の地震が感知されてから津波判定部40が判定を行うまでの時間を設定する判定時間設定部50とを備えた。
【選択図】 図1
Description
例えば特許文献1には、海底に設置される津波検知装置に関し、津波が発生すると、津波発生情報通信部が海面に浮上し、記憶手段に記憶されている津波の発生に関する情報を送信手段によって送信することが記載されている。また、特許文献2には、沖合いに設置された沖合海面計測器により計測された海面変位データを解析して津波情報を出力する方法が提案されている。これらのように海中や海上に設置される津波監視装置の方式としては、図4に示す水圧計方式、図5に示すGPS波浪計方式、図6に示す光ファイバ方式がある。
図4の水圧計方式は、地震に伴う地殻変動により津波が発生すると、水深が変化し、海底の水圧も変化するが、この海底の水圧の変化を海底に設置した水圧計110で捉え、水圧データを海底ケーブル111で観測センタ112に伝送することによって、津波を認識するものである。
図5のGPS波浪計方式は、地震に伴う地殻変動により津波が発生すると、海面高が変動するが、海上に設置したGPS波浪計122を利用して、この海面高変動をキネマティックGPS衛星120によって監視し、無線(又は有線)で海面高データを観測センタ121に伝送することによって、津波を認識するものである。
図6の光ファイバ方式は、地震に伴う地殻変動により津波が発生すると、津波の推進波で海底に敷設した光ファイバ130が伸縮し、そのデータを観測センタ131に伝送することによって、ブルリアン散乱やレイリー散乱など反射波のスペクトルの変調から光ファイバの歪を感知し、ここから津波を認識するものである。
また、上記のレーダー方式の他、インフラサウンド方式の津波監視装置も陸上に設置することができる。インフラサウンドは、人間の可聴域より低い周波数の音波であり、減衰せずに遠方まで届く性質がある。津波は巨大なスピーカーと同じ原理で、大気を振動させ、大きなインフラサウンドを発生させる。インフラサウンド方式の津波監視装置はそのインフラサウンドを利用するものである。例えば特許文献3には、津波により発生する超低周波音波を測定する複数の音波測定部のそれぞれが測定した値の差や予め定められた地点の位置情報を用いて、津波が到達する時刻を予測する津波警報システムが記載されている。また、特許文献4には、複数の気圧観測装置で捉えられた気圧変化を解析して津波の発生地点及び発生した津波の規模を特定し、警報装置が設置された海岸への津波の到達時刻及び津波の高さに関する警報を発令する津波予測システム及び装置が記載されている。
特許文献1又は特許文献2の津波監視装置は、設置場所が海中や海上なので、設置が大変であり保守性が良くない。また、過酷な設置環境なので、腐食等に強い高い耐久性が求められ、構造が複雑化しコストが高くなる。
水圧計方式では、水圧計110や海底ケーブル111が高い水圧にさらされるため故障しやすく信頼性が低い。また、震源付近に設置されるので地震発生時に破損するおそれがある。また、設置場所(点)の波高値しか分からない。津波は、海底の地形、津波の発生の仕方、複数の波の重なり具合(位相・振幅・周期)などにより、それほど離れていない場所でも波高が5〜20mとばらつくなど、場所によって波高値が変わるため、設置場所の波高値しか分からないのでは津波規模(面)の特定は困難である。水圧計110を多くの場所に敷設すればこの問題は軽減できるが、コストが増大し、また、各装置間の通信依存性が高くなりサバイバル能力が低下する。
GPS波浪計方式では、海上に設置されるGPS波浪計122が風や波にさらされるため故障率が高く信頼性が低い。また、無線で波面高データを伝送するので、送信機・受信機の健全性が不可欠である。また、早く津波を検知するには陸地から遠くにGPS波浪計122を設置する必要があるが、電波の出力が大きくなるので自ずと限界があり、加えてアンカーで係留する上でもあまり深い沖合いには設置できず、測定レンジは沖20kmと狭い。従って、退避時間が殆どない。また、水圧計方式と同様に、GPS波浪計122を設置した箇所しか計測できないが、津波は場所により波高が異なるので、1箇所の計測ではあまり意味がない。
光ファイバ方式では、センサたる光ファイバ130が通信網を兼ねているが、光ファイバ130は震源近くに設置されるため、地震又は津波にさらされることによって破損しやすい。また、津波の実態を観測することはできない。また、減衰があるので最大40km離れた地点で発生した津波までしか検知することができない。また、津波全体の規模(面)を測るのは困難である。
インフラサウンド方式は、沿岸から離れた津波の届かない陸上に設置することができるので、サバイバル能力が高く、津波の第1波で破壊されることなく、第2波、第3波もセンシングし続けることができる。また、吹送流では殆どインフラサウンドが発生しないので、吹送流と津波を誤認することがない。しかし、特許文献3又は特許文献4で提案されている津波監視装置は、インフラサウンドを捉える音波測定装置(音波測定部又は気圧観測装置)を距離を離して複数設置し、各音波測定装置を通信手段で結合して相関を取るものであるため、震災時には通信手段が破損するなどして機能しない可能性がある。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の津波検知装置において、前記インフラサウンド計測部及び前記津波判定部の少なくとも一方は、前記所定の大きさ以上の地震が感知された場合に起動することを特徴する。
請求項3記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載の津波検知装置において、 前記地震感知部は、地震計であることを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の津波検知装置において、外部電源に依存せず電力を供給する内部電源を備えたことを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の津波検知装置において、前記インフラサウンド計測部が計測した前記インフラサウンドの前記音圧に基づき前記津波の規模を算出する津波規模算出部を備えたことを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の津波検知装置において、前記インフラサウンド計測部は、周波数帯域が低域0.1mHz〜10mHz及び高域0.1Hz〜10Hzであり、最大感度が±5Pa以上であることを特徴とする。
請求項7記載の本発明は、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の津波検知装置において、前記インフラサウンド計測部を、内部に吸音材を備え、下面に空気口を有する断熱容器に収容したことを特徴とする。
請求項8記載の本発明は、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の津波検知装置において、前記津波判定部の前記判定が前記津波発生有の場合に警報を発する警報部を備えたことを特徴とする。
請求項9記載の本発明は、請求項8に記載の津波検知装置において、気圧センサ、温度センサ及び騒音センサと、前記気圧センサ、前記温度センサ及び前記騒音センサの計測値の変動が所定の許容範囲内であるか否かを判断するセンサ値判断部とを備え、前記地震感知部が地震を感知した前後の前記気圧センサ、前記温度センサ及び前記騒音センサの前記計測値が、前記所定の許容範囲内である場合は、前記警報部は前記警報を発しないことを特徴とする。
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態による津波検知装置において、インフラサウンド計測部及び津波判定部の少なくとも一方は、所定の大きさ以上の地震が感知された場合に起動するものである。本実施の形態によれば、インフラサウンド計測部及び津波判定部の少なくとも一方は、平常時は待機状態であり、所定の大きさ以上の地震が発生したときに起動して動作を開始するので、消費電力を抑えることができる。
本発明の第3の実施の形態は、第1又は第2の実施の形態による津波検知装置において、地震感知部は、地震計である。本実施の形態によれば、外部からの地震情報によらずとも、装置に搭載された地震計により所定の大きさ以上の地震が発生したことを感知することができる。
本発明の第4の実施の形態は、第1から第3のいずれか1つの実施の形態による津波検知装置において、外部電源に依存せず電力を供給する内部電源を備えたものである。本実施の形態によれば、内部電源を搭載しているので、地震によって外部電源が喪失したとしても装置の機能を維持することができる。
本発明の第5の実施の形態は、第1から第4のいずれか1つの実施の形態による津波検知装置において、インフラサウンド計測部が計測したインフラサウンドの音圧に基づき津波の規模を算出する津波規模算出部を備えたものである。本実施の形態によれば、発生した津波の規模を算出することができる。
本発明の第6の実施の形態は、第1から第5のいずれか1つの実施の形態による津波検知装置において、インフラサウンド計測部は、周波数帯域が低域0.1mHz〜10mHz及び高域0.1Hz〜10Hzであり、最大感度が±5Pa以上であるものである。本実施の形態によれば、風と気象的な気圧変化の影響を回避しつつ、津波により発生したインフラサウンドの帯域と音圧を捉えることができる。
本発明の第7の実施の形態は、第1から第6のいずれか1つの実施の形態による津波検知装置において、インフラサウンド計測部を、内部に吸音材を備え、下面に空気口を有する断熱容器に収容したものである。本実施の形態によれば、風などの要因で発生したインフラサウンドを津波によるものと誤検知することを低減できる。
本発明の第8の実施の形態は、第1から第7のいずれか1つの実施の形態による津波検知装置において、前記津波判定部の前記判定が津波発生有の場合に警報を発する警報部を備えたものである。本実施の形態によれば、速やかに津波の発生を報せることができる。
本発明の第9の実施の形態は、第8の実施の形態による津波検知装置において、気圧センサ、温度センサ及び騒音センサと、気圧センサ、温度センサ及び騒音センサの計測値の変動が所定の許容範囲内であるか否かを判断するセンサ値判断部とを備え、地震感知部が地震を感知した前後の気圧センサ、温度センサ及び騒音センサの計測値が、所定の許容範囲内である場合は、警報部は警報を発しないものである。本実施の形態によれば、津波以外の物理現象(気象的な気圧変化、雷、竜巻、船舶、波又は急激な温度変化)によってインフラサウンドが発生した場合に、誤って津波警報を発することを少なくすることができるため、装置の信頼性が向上する。
本実施形態による津波検知装置は、地震を感知する地震計(地震感知部)10と、地震計10の感知した地震が所定の大きさ以上の地震か否かを判断する地震大きさ判断部20と、インフラサウンドを計測するインフラサウンド計測部30と、所定の大きさ以上の地震が感知されると、インフラサウンド計測部30が計測したインフラサウンドの音圧変化の大きさに基づき津波発生の有無を判定する津波判定部40と、所定の大きさ以上の地震が感知されてから津波判定部40が判定を行うまでの時間を設定する判定時間設定部50とを備えており、沿岸から離れた津波の届かない陸上に設置され、海溝地震により引き起こされる津波を監視する。
陸上に設置することによって、海中や海上に装置を設置する場合と比べて、装置の構造を簡素化できるとともに、装置の設置や保守管理が容易となる。また、インフラサウンドの計測によって津波全体の規模(面)を把握できるので、特定の場所の波高値に左右されず、真の津波の危険度を判定できる。また、測定レンジが2000kmと広いので、津波をいち早く検知することができる。
なお、設置場所は、屋外よりも屋内のほうが、風など津波以外の要因で発生したインフラサウンドによる誤作動を低減し、装置を潮風などから保護することができるので好ましい。
インフラサウンド計測部30は、平常時からインフラサウンドを計測するようにしても良いが、本実施形態においては、平常時は待機状態としておき、所定の大きさ以上の地震が感知された場合に起動してインフラサウンドの計測を開始するようにして消費電力を抑えている。
回転灯71とスピーカー72は、津波判定部40が津波が発生したと判定した場合に動作し、音や光によって周囲に津波警報を発する。
なお、インフラサウンドは津波以外の物理現象(気象的な気圧変化、雷、竜巻、船舶、波又は急激な温度変化)によっても生じ得るため、本実施形態による津波検知装置においては、気圧センサ91、温度センサ92及び騒音センサ93と、各センサによる計測値の変動が許容範囲内か否かを判断するセンサ値判断部94とを備え、津波判定部40が津波発生と判定した場合であっても、地震感知部10が地震を感知した前後の気圧センサ91、温度センサ92及び騒音センサ93の値が、所定の変動許容値内に収まっているときは、警報を発しないようにしている。従って、誤って津波警報を発することを少なくすることができ、装置の信頼性が向上する。
なお、地震大きさ閾値記憶部81に記憶させる閾値としては、過去に津波を引き起こした地震のマグニチュードなどのデータを参照し、被害をもたらす規模の津波を引き起こす可能性がある大きさの地震を監視対象とできるような値を設定する。
また、設定時間記憶部83に記憶させる判定時間としては、近海のトラフや海溝から津波検知装置までの距離を音速で除算した時間に対して、判定開始時間と判定終了時間とを前後の猶予をもって設定する。例えば、東北地方の太平洋側に本装置を設置し、日本海溝(距離約150km)を震源とする津波を監視する場合は、津波の検出時間は6〜7分と予想できるので、所定の大きさ以上の地震が感知されてから津波判定部40が判定を開始する時間を3分後、津波判定部40が判定を終了する時間を30分後と設定する。このように判定時間(測定ウインドウ)を設定することで、津波の検知漏れと、地震津波以外の要因により発生したインフラサウンドによる誤検知とを低減しつつ、海溝型地震が発生した際の津波襲来が懸念されるトラフや海溝を対象とする津波監視を行うことができる。
また、低域にもカットオフを設置して、気象的な気圧変化に対する応答を鈍感にしている。
地震が発生すると、地震計10がその地震を感知する(ステップ1)。
地震計10が地震を感知すると、地震大きさ判断部20は、地震大きさ閾値記憶部81に記憶された閾値を読み出し、地震計10が感知した地震の大きさが所定の大きさ(閾値)以上の地震か否かを判断する(ステップ2)。
ステップ2において、感知した地震が所定の大きさ以上の場合は、インフラサウンド計測部30と津波判定部40が起動する(ステップ3)。
ステップ2において、感知した地震が所定の大きさ(閾値)より小さい場合は、地震計10は監視状態へと戻る。
このように地震大きさ判断部20が、津波の検知動作を行う地震の大きさを選別し、津波が発生しないか又は発生しても被害をもたらすおそれが小さい地震の場合は津波の検知動作を行わないようにすることができる。従って、装置の省エネに寄与するとともに、津波以外の要因(風、気象的な気圧変化、雷、竜巻、振動など)で発生したインフラサウンドによる装置の誤作動を低減できる。
ステップ3で起動した津波判定部40は、判定時間設定部50により設定された判定開始時間に達すると、インフラサウンド計測部30から受信したデータと、インフラサウンド閾値記憶部82に記憶された閾値に基づき、インフラサウンドの音圧変化の大きさが所定値(閾値)以上か否かを判定する(ステップ5)。
ステップ6において、判定終了時間に達している場合は、津波判定部40は判定を終了し待機状態となる。また、インフラサウンド計測部30もインフラサウンドの計測を終了し待機状態となる(ステップ7)。
ステップ6において、判定終了時間に到達していない場合は、ステップ5に戻り再度インフラサウンドの音圧変化の大きさが所定値(閾値)以上か否かの判定を行う。
このように開始から終了までの判定時間(測定ウインドウ)を設定することで、津波の検知漏れを防ぎ、また、地震津波以外の要因により発生したインフラサウンドによる誤検知を低減することができる。
ステップ8において、所定の変動許容値内に収まっていると判断された場合は、回転灯71とスピーカー72が動作し、音や光によって周囲に津波警報を発する(ステップ9)。
ステップ8において、所定の変動許容値内に収まっていないと判断された場合は、ステップ6となり、津波判定部40は判定時間設定部50により設定された判定終了時間に到達したか否かを判断する。そして、その判断結果によって上記ステップ5又はステップ7に移行する。
本実施形態のようにセンサ値判断部94を設けた場合は、津波以外の物理現象(気象的な気圧変化、雷、竜巻、船舶、波又は急激な温度変化)によってインフラサウンドが発生した場合に、誤って津波警報を発することを少なくすることができる。従って、誤検知による警報に慣れてしまい、本当の津波警報を誤検知によるものと判断して逃げ遅れてしまうといった事態を防止することができる。
また、本実施形態のように内部電源60を備えることで、電源インフラへの依存がなくなり、更にサバイバル能力を高めることができる。
なお、インフラサウンド計測部30が計測したインフラサウンドの音圧を基に津波の規模を算出する津波規模算出部を備えた場合には、発生した津波の規模を算出することができる。
20 地震大きさ判断部
30 インフラサウンド計測部
40 津波判定部
50 判定時間設定部
60 内部電源
70 警報部
80 記憶部
90 断熱容器
94 センサ値判断部
例えば特許文献1には、海底に設置される津波検知装置に関し、津波が発生すると、津波発生情報通信部が海面に浮上し、記憶手段に記憶されている津波の発生に関する情報を送信手段によって送信することが記載されている。また、特許文献2には、沖合いに設置された沖合海面計測器により計測された海面変位データを解析して津波情報を出力する方法が提案されている。これらのように海中や海上に設置される津波監視装置の方式としては、図4に示す水圧計方式、図5に示すGPS波浪計方式、図6に示す光ファイバ方式がある。
図4の水圧計方式は、地震に伴う地殻変動により津波が発生すると、水深が変化し、海底の水圧も変化するが、この海底の水圧の変化を海底に設置した水圧計110で捉え、水圧データを海底ケーブル111で観測センタ112に伝送することによって、津波を認識するものである。
図5のGPS波浪計方式は、地震に伴う地殻変動により津波が発生すると、海面高が変動するが、海上に設置したGPS波浪計122を利用して、この海面高変動をキネマティックGPS衛星120によって監視し、無線(又は有線)で海面高データを観測センタ121に伝送することによって、津波を認識するものである。
図6の光ファイバ方式は、地震に伴う地殻変動により津波が発生すると、津波の推進波で海底に敷設した光ファイバ130が伸縮し、そのデータを観測センタ131に伝送することによって、ブルリアン散乱やレイリー散乱など反射波のスペクトルの変調から光ファイバの歪を感知し、ここから津波を認識するものである。
また、上記のレーダー方式の他、インフラサウンド方式の津波監視装置も陸上に設置することができる。インフラサウンドは、人間の可聴域より低い周波数の音波であり、減衰せずに遠方まで届く性質がある。津波は巨大なスピーカーと同じ原理で、大気を振動させ、大きなインフラサウンドを発生させる。インフラサウンド方式の津波監視装置はそのインフラサウンドを利用するものである。例えば特許文献3には、津波により発生する超低周波音波を測定する複数の音波測定部のそれぞれが測定した値の差や予め定められた地点の位置情報を用いて、津波が到達する時刻を予測する津波警報システムが記載されている。また、特許文献4には、複数の気圧観測装置で捉えられた気圧変化を解析して津波の発生地点及び発生した津波の規模を特定し、警報装置が設置された海岸への津波の到達時刻及び津波の高さに関する警報を発令する津波予測システム及び装置が記載されている。
特許文献1又は特許文献2の津波監視装置は、設置場所が海中や海上なので、設置が大変であり保守性が良くない。また、過酷な設置環境なので、腐食等に強い高い耐久性が求められ、構造が複雑化しコストが高くなる。
水圧計方式では、水圧計110や海底ケーブル111が高い水圧にさらされるため故障しやすく信頼性が低い。また、震源付近に設置されるので地震発生時に破損するおそれがある。また、設置場所(点)の波高値しか分からない。津波は、海底の地形、津波の発生の仕方、複数の波の重なり具合(位相・振幅・周期)などにより、それほど離れていない場所でも波高が5〜20mとばらつくなど、場所によって波高値が変わるため、設置場所の波高値しか分からないのでは津波規模(面)の特定は困難である。水圧計110を多くの場所に敷設すればこの問題は軽減できるが、コストが増大し、また、各装置間の通信依存性が高くなりサバイバル能力が低下する。
GPS波浪計方式では、海上に設置されるGPS波浪計122が風や波にさらされるため故障率が高く信頼性が低い。また、無線で波面高データを伝送するので、送信機・受信機の健全性が不可欠である。また、早く津波を検知するには陸地から遠くにGPS波浪計122を設置する必要があるが、電波の出力が大きくなるので自ずと限界があり、加えてアンカーで係留する上でもあまり深い沖合いには設置できず、測定レンジは沖20kmと狭い。従って、退避時間が殆どない。また、水圧計方式と同様に、GPS波浪計122を設置した箇所しか計測できないが、津波は場所により波高が異なるので、1箇所の計測ではあまり意味がない。
光ファイバ方式では、センサたる光ファイバ130が通信網を兼ねているが、光ファイバ130は震源近くに設置されるため、地震又は津波にさらされることによって破損しやすい。また、津波の実態を観測することはできない。また、減衰があるので最大40km離れた地点で発生した津波までしか検知することができない。また、津波全体の規模(面)を測るのは困難である。
インフラサウンド方式は、沿岸から離れた津波の届かない陸上に設置することができるので、サバイバル能力が高く、津波の第1波で破壊されることなく、第2波、第3波もセンシングし続けることができる。また、吹送流では殆どインフラサウンドが発生しないので、吹送流と津波を誤認することがない。しかし、特許文献3又は特許文献4で提案されている津波監視装置は、インフラサウンドを捉える音波測定装置(音波測定部又は気圧観測装置)を距離を離して複数設置し、各音波測定装置を通信手段で結合して相関を取るものであるため、震災時には通信手段が破損するなどして機能しない可能性がある。
前記津波判定部は、前記判定時間内において前記インフラサウンドの音圧変化の大きさに基づき前記津波発生の有無を判定することを特徴とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の津波検知装置において、前記インフラサウンド計測部及び前記津波判定部の少なくとも一方は、前記所定の大きさ以上の地震が感知された場合に起動することを特徴する。
請求項3記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載の津波検知装置において、 前記地震感知部は、地震計であることを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の津波検知装置において、外部電源に依存せず電力を供給する内部電源を備えたことを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の津波検知装置において、前記インフラサウンド計測部が計測した前記インフラサウンドの前記音圧に基づき前記津波の規模を算出する津波規模算出部を備えたことを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の津波検知装置において、前記インフラサウンド計測部は、周波数帯域が低域0.1mHz〜10mHz及び高域0.1Hz〜10Hzであり、最大感度が±5Pa以上であることを特徴とする。
請求項7記載の本発明は、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の津波検知装置において、前記インフラサウンド計測部を、内部に吸音材を備え、下面に空気口を有する断熱容器に収容したことを特徴とする。
請求項8記載の本発明は、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の津波検知装置において、前記津波判定部の前記判定が前記津波発生有の場合に警報を発する警報部を備えたことを特徴とする。
請求項9記載の本発明は、請求項8に記載の津波検知装置において、気圧センサ、温度センサ及び騒音センサと、前記気圧センサ、前記温度センサ及び前記騒音センサの計測値の変動が所定の許容範囲内であるか否かを判断するセンサ値判断部とを備え、前記地震感知部が地震を感知した前後の前記気圧センサ、前記温度センサ及び前記騒音センサの前記計測値が、前記所定の許容範囲内である場合は、前記警報部は前記警報を発しないことを特徴とする。
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態による津波検知装置において、インフラサウンド計測部及び津波判定部の少なくとも一方は、所定の大きさ以上の地震が感知された場合に起動するものである。本実施の形態によれば、インフラサウンド計測部及び津波判定部の少なくとも一方は、平常時は待機状態であり、所定の大きさ以上の地震が発生したときに起動して動作を開始するので、消費電力を抑えることができる。
本発明の第3の実施の形態は、第1又は第2の実施の形態による津波検知装置において、地震感知部は、地震計である。本実施の形態によれば、外部からの地震情報によらずとも、装置に搭載された地震計により所定の大きさ以上の地震が発生したことを感知することができる。
本発明の第4の実施の形態は、第1から第3のいずれか1つの実施の形態による津波検知装置において、外部電源に依存せず電力を供給する内部電源を備えたものである。本実施の形態によれば、内部電源を搭載しているので、地震によって外部電源が喪失したとしても装置の機能を維持することができる。
本発明の第5の実施の形態は、第1から第4のいずれか1つの実施の形態による津波検知装置において、インフラサウンド計測部が計測したインフラサウンドの音圧に基づき津波の規模を算出する津波規模算出部を備えたものである。本実施の形態によれば、発生した津波の規模を算出することができる。
本発明の第6の実施の形態は、第1から第5のいずれか1つの実施の形態による津波検知装置において、インフラサウンド計測部は、周波数帯域が低域0.1mHz〜10mHz及び高域0.1Hz〜10Hzであり、最大感度が±5Pa以上であるものである。本実施の形態によれば、風と気象的な気圧変化の影響を回避しつつ、津波により発生したインフラサウンドの帯域と音圧を捉えることができる。
本発明の第7の実施の形態は、第1から第6のいずれか1つの実施の形態による津波検知装置において、インフラサウンド計測部を、内部に吸音材を備え、下面に空気口を有する断熱容器に収容したものである。本実施の形態によれば、風などの要因で発生したインフラサウンドを津波によるものと誤検知することを低減できる。
本発明の第8の実施の形態は、第1から第7のいずれか1つの実施の形態による津波検知装置において、前記津波判定部の前記判定が津波発生有の場合に警報を発する警報部を備えたものである。本実施の形態によれば、速やかに津波の発生を報せることができる。
本発明の第9の実施の形態は、第8の実施の形態による津波検知装置において、気圧センサ、温度センサ及び騒音センサと、気圧センサ、温度センサ及び騒音センサの計測値の変動が所定の許容範囲内であるか否かを判断するセンサ値判断部とを備え、地震感知部が地震を感知した前後の気圧センサ、温度センサ及び騒音センサの計測値が、所定の許容範囲内である場合は、警報部は警報を発しないものである。本実施の形態によれば、津波以外の物理現象(気象的な気圧変化、雷、竜巻、船舶、波又は急激な温度変化)によってインフラサウンドが発生した場合に、誤って津波警報を発することを少なくすることができるため、装置の信頼性が向上する。
本実施形態による津波検知装置は、地震を感知する地震計(地震感知部)10と、地震計10の感知した地震が所定の大きさ以上の地震か否かを判断する地震大きさ判断部20と、インフラサウンドを計測するインフラサウンド計測部30と、所定の大きさ以上の地震が感知されると、インフラサウンド計測部30が計測したインフラサウンドの音圧変化の大きさに基づき津波発生の有無を判定する津波判定部40と、所定の大きさ以上の地震が感知されてから津波判定部40が判定を行うまでの時間を設定する判定時間設定部50とを備えており、沿岸から離れた津波の届かない陸上に設置され、海溝地震により引き起こされる津波を監視する。
陸上に設置することによって、海中や海上に装置を設置する場合と比べて、装置の構造を簡素化できるとともに、装置の設置や保守管理が容易となる。また、インフラサウンドの計測によって津波全体の規模(面)を把握できるので、特定の場所の波高値に左右されず、真の津波の危険度を判定できる。また、測定レンジが2000kmと広いので、津波をいち早く検知することができる。
なお、設置場所は、屋外よりも屋内のほうが、風など津波以外の要因で発生したインフラサウンドによる誤作動を低減し、装置を潮風などから保護することができるので好ましい。
インフラサウンド計測部30は、平常時からインフラサウンドを計測するようにしても良いが、本実施形態においては、平常時は待機状態としておき、所定の大きさ以上の地震が感知された場合に起動してインフラサウンドの計測を開始するようにして消費電力を抑えている。
回転灯71とスピーカー72は、津波判定部40が津波が発生したと判定した場合に動作し、音や光によって周囲に津波警報を発する。
なお、インフラサウンドは津波以外の物理現象(気象的な気圧変化、雷、竜巻、船舶、波又は急激な温度変化)によっても生じ得るため、本実施形態による津波検知装置においては、気圧センサ91、温度センサ92及び騒音センサ93と、各センサによる計測値の変動が許容範囲内か否かを判断するセンサ値判断部94とを備え、津波判定部40が津波発生と判定した場合であっても、地震感知部10が地震を感知した前後の気圧センサ91、温度センサ92及び騒音センサ93の値が、所定の変動許容値内に収まっているときは、警報を発しないようにしている。従って、誤って津波警報を発することを少なくすることができ、装置の信頼性が向上する。
なお、地震大きさ閾値記憶部81に記憶させる閾値としては、過去に津波を引き起こした地震のマグニチュードなどのデータを参照し、被害をもたらす規模の津波を引き起こす可能性がある大きさの地震を監視対象とできるような値を設定する。
また、設定時間記憶部83に記憶させる判定時間としては、近海のトラフや海溝から津波検知装置までの距離を音速で除算した時間に対して、判定開始時間と判定終了時間とを前後の猶予をもって設定する。例えば、東北地方の太平洋側に本装置を設置し、日本海溝(距離約150km)を震源とする津波を監視する場合は、津波の検出時間は6〜7分と予想できるので、所定の大きさ以上の地震が感知されてから津波判定部40が判定を開始する時間を3分後、津波判定部40が判定を終了する時間を30分後と設定する。このように判定時間(測定ウインドウ)を設定することで、津波の検知漏れと、地震津波以外の要因により発生したインフラサウンドによる誤検知とを低減しつつ、海溝型地震が発生した際の津波襲来が懸念されるトラフや海溝を対象とする津波監視を行うことができる。
また、低域にもカットオフを設置して、気象的な気圧変化に対する応答を鈍感にしている。
地震が発生すると、地震計10がその地震を感知する(ステップ1)。
地震計10が地震を感知すると、地震大きさ判断部20は、地震大きさ閾値記憶部81に記憶された閾値を読み出し、地震計10が感知した地震の大きさが所定の大きさ(閾値)以上の地震か否かを判断する(ステップ2)。
ステップ2において、感知した地震が所定の大きさ以上の場合は、インフラサウンド計測部30と津波判定部40が起動する(ステップ3)。
ステップ2において、感知した地震が所定の大きさ(閾値)より小さい場合は、地震計10は監視状態へと戻る。
このように地震大きさ判断部20が、津波の検知動作を行う地震の大きさを選別し、津波が発生しないか又は発生しても被害をもたらすおそれが小さい地震の場合は津波の検知動作を行わないようにすることができる。従って、装置の省エネに寄与するとともに、津波以外の要因(風、気象的な気圧変化、雷、竜巻、振動など)で発生したインフラサウンドによる装置の誤作動を低減できる。
ステップ3で起動した津波判定部40は、判定時間設定部50により設定された判定開始時間に達すると、インフラサウンド計測部30から受信したデータと、インフラサウンド閾値記憶部82に記憶された閾値に基づき、インフラサウンドの音圧変化の大きさが所定値(閾値)以上か否かを判定する(ステップ5)。
ステップ6において、判定終了時間に達している場合は、津波判定部40は判定を終了し待機状態となる。また、インフラサウンド計測部30もインフラサウンドの計測を終了し待機状態となる(ステップ7)。
ステップ6において、判定終了時間に到達していない場合は、ステップ5に戻り再度インフラサウンドの音圧変化の大きさが所定値(閾値)以上か否かの判定を行う。
このように開始から終了までの判定時間(測定ウインドウ)を設定することで、津波の検知漏れを防ぎ、また、地震津波以外の要因により発生したインフラサウンドによる誤検知を低減することができる。
ステップ8において、所定の変動許容値内に収まっていると判断された場合は、回転灯71とスピーカー72が動作し、音や光によって周囲に津波警報を発する(ステップ9)。
ステップ8において、所定の変動許容値内に収まっていないと判断された場合は、ステップ6となり、津波判定部40は判定時間設定部50により設定された判定終了時間に到達したか否かを判断する。そして、その判断結果によって上記ステップ5又はステップ7に移行する。
本実施形態のようにセンサ値判断部94を設けた場合は、津波以外の物理現象(気象的な気圧変化、雷、竜巻、船舶、波又は急激な温度変化)によってインフラサウンドが発生した場合に、誤って津波警報を発することを少なくすることができる。従って、誤検知による警報に慣れてしまい、本当の津波警報を誤検知によるものと判断して逃げ遅れてしまうといった事態を防止することができる。
また、本実施形態のように内部電源60を備えることで、電源インフラへの依存がなくなり、更にサバイバル能力を高めることができる。
なお、インフラサウンド計測部30が計測したインフラサウンドの音圧を基に津波の規模を算出する津波規模算出部を備えた場合には、発生した津波の規模を算出することができる。
20 地震大きさ判断部
30 インフラサウンド計測部
40 津波判定部
50 判定時間設定部
60 内部電源
70 警報部
80 記憶部
90 断熱容器
94 センサ値判断部
Claims (9)
- 津波の発生を検知する津波検知装置であって、
地震を感知する地震感知部と、
前記地震感知部の感知した地震が所定の大きさ以上の地震か否かを判断する地震大きさ判断部と、
インフラサウンドを計測するインフラサウンド計測部と、
前記所定の大きさ以上の地震が感知されると、前記インフラサウンド計測部が計測した前記インフラサウンドの音圧変化の大きさに基づき前記津波発生の有無を判定する津波判定部と、
前記所定の大きさ以上の地震が感知されてから前記津波判定部が前記判定を行うまでの時間を設定する判定時間設定部と、
を備えたことを特徴とする津波検知装置。 - 前記インフラサウンド計測部及び前記津波判定部の少なくとも一方は、前記所定の大きさ以上の地震が感知された場合に起動することを特徴する請求項1に記載の津波検知装置。
- 前記地震感知部は、地震計であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の津波検知装置。
- 外部電源に依存せず電力を供給する内部電源を備えたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の津波検知装置。
- 前記インフラサウンド計測部が計測した前記インフラサウンドの前記音圧に基づき前記津波の規模を算出する津波規模算出部を備えたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の津波検知装置。
- 前記インフラサウンド計測部は、周波数帯域が低域0.1mHz〜10mHz及び高域0.1Hz〜10Hzであり、最大感度が±5Pa以上であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の津波検知装置。
- 前記インフラサウンド計測部を、内部に吸音材を備え、下面に空気口を有する断熱容器に収容したことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の津波検知装置。
- 前記津波判定部の前記判定が前記津波発生有の場合に警報を発する警報部を備えたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の津波検知装置。
- 気圧センサ、温度センサ及び騒音センサと、前記気圧センサ、前記温度センサ及び前記騒音センサの計測値の変動が所定の許容範囲内であるか否かを判断するセンサ値判断部とを備え、前記地震感知部が地震を感知した前後の前記気圧センサ、前記温度センサ及び前記騒音センサの前記計測値が、前記所定の許容範囲内である場合は、前記警報部は前記警報を発しないことを特徴とする請求項8に記載の津波検知装置。
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